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1º Workshop de Inventários Hidrelétricos ParticipativosANEEL, 20 de setembro de 2018
HERASISTEMA DE APOIO À DECISÃO SOBRE
SELEÇÃO DE INVENTÁRIOS HIDRELÉTRICOS
Temário
2
► Visão geral► Engenharia
Geração de alternativas Dimensionamento Cálculo de volumes & orçamento Modelagem 3D de Arranjos
► Meio Ambiente AAI & Blueprint de conservação Métricas e restrições socioambientais
► Estudo de caso► Conclusões
P&D ANEEL com EDF
3
Relatório final do P&D
Poster AGU Annual Meeting
Livro
P&D ANEEL com EDF
4
Prêmio Inovação
5
Equipe
PSR:► Rafael Kelman
► Tarcisio Castro
► Marcelo Metello
► Luiz Rodolpho Albuquerque
► Tainá Martins
► Felipe Cruz
► André Granville
TNC:► Edenise Garcia
► Pedro Bara
► Paulo Petry
► Leonardo Sotomayor
► Sidney Rodrigues
► David Harrison
► Justus Raepple
Magdalena (Colômbia)
► Principal bacia hidrográfica da Colômbia,
concentra a maior parte da população e do
PIB do país, além do potencial hidroelétrico
► HERA usado em estudo de alternativas de
divisão de quedas considerando
(1) “Business as Usual” (regra atual)
(2) Definição de alternativas com otimização para a bacia hidrográfica
(3) Otimização por bacia incorporando riscos de atrasos e sobrecustos
dos projetos a partir de um indicador de sua complexidade socioambiental
(integração do HERA com módulo financeiro OptFolio)
Coatzacoalcos (México)
► Trabalho em curso com apoio do BID, TNC, CFE, Universidade
de Guadalajara e agencias governamentais mexicanas
Mbé, Komo & Abanga (Gabão)
► Avaliação de potencial hidroelétrico em trêsbacias hidrográficas no Gabão
► Projeto de transposição de bacias: estudo de alternativas para UHE Ngoulmendjimconsiderando varias hidrógrafas ambientais
Qmin
hidrógrafas ambientais
Juruena (Brasil)
► Em curso, um estudo de caso por
recomendação da EPE (fechamento do P&D)
► Definição de projetos candidatos
► Utilização de mapas da AAI para cálculo
de métricas socioambientais pelo HERA
► Otimização de custos de engenharia e
alternativas de divisão de quedas
Problema de divisão de quedas
► Quais aproveitamentos escolher a partir do potencial hidroelétrico
de uma bacia hidrográfica?
Problema complexo: questões técnicas, econômicas, sociais e ambientais
Alternativa A Alternativa B Alternativa C
Módulos do HERA
GIS• Áreas de drenagem• Seleção de candidatos• Curvas cota x área x volume• Regionalização de vazões• Interferência dos projetos
Engenharia• Dimensionamento das
estruturas (Manual de Inventário)
• Orçamentos dos projetos (inclusive Conta 10)
Otimização• Seleção de projetos que
maximizam função objetivo sujeito a restrições
• Problema não-linear, inteiro, multiestágio, estocástico
Resultados
► Camadas de informação (shapefiles diversos)
Topografia: base de dados da NASA, levantamentos de campo, etc.
Hidrologia: localização das estações fluviométricas (HidroWeb/ANA)
Geologia: mapa geológico regional (interpretado)
Ambiental: Áreas protegidas, compensações, blueprint de conservação
Social: densidade populacional, custo de relocação e aquisição de área urbanas e rurais
Infraestrutura: estradas, pontes, ferrovias, dutos na região dos aproveitamentos.
► Hidrologia
Série de vazões históricas mensais e máximas diárias em estações fluviométricas
(HidroWeb/ANA)
► Bancos de dados com custos unitários
Definição de orçamentos dos aproveitamentos
Informação necessária
12
13
Modelo Digital de Elevação
Modelo Digital (bacia do rio Ivaí, Paraná)
Integração com a rede fluviométrica brasileira (HidroWeb / ANA)
a
b
x
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
a x bm3/s
Engenharia
14
Cross section
Elevation profile
Magdalena Basin, Colombia
Componentes
15
Estudos de Interferências
Infraestrutura
População
Vegetação
Áreas rurais e urbanas
TIs e áreasprotegidas
Exemplos de camadas (shapefiles) importados para o HERA (Bolívia)
16
Supressão de vegetação Pontes
Impactos em infraestrutura viáriaRealocação de população
Interferências
17
MDT Drenagem
Reservatórios
Processamento distribuído
Interface do HERA
19
Resultados
Arquivos KML para Google Earth
Perfis verticais com alternativa selecionada
Visão Geral
20
MPI4py
Pycel
PyQt4
HERA
Componentes Open-Source
Visão Geral
21
OptGen
HERA
Colaboração com Softwares Comerciais
Visão Geral
22
Topografia
Eixos + Reservatórios
Hidrologia
Vazões + Potência
Métricas de Impacto
Sócio-econômicos + Ambientais
Engenharia
Layout + Orçamento
Inventário
Seleção de projetos + Otimização
Meio Ambiente
Análise de impactos
Fluxo de Processamento de Dados
Planilhas de Orçamento
Camadas GIS
MDE Vazões Históricas
23
Demonstração no HERA
Processamento Distribuído
24
Reservatórios Métricas de Impacto
Engenharia
Temário
25
► Visão geral► Engenharia
Geração de alternativas Dimensionamento Cálculo de volumes & orçamento Modelagem 3D de Arranjos
► Meio Ambiente AAI & Blueprint de conservação Métricas e restrições socioambientais
► Estudo de caso► Conclusões
26
Seleção Manual de Eixos Candidatos:
Seleção de Locais
Ferramentas Auxiliares:
- Geração de Curvas de Nível
Geração de Candidatos
- Perfis Transversais- Perfis Longitudinais pelo Rio
27
Seleção automática do HERA:
Seleção de Locais
Critérios: - Usuário define a quantidade de pontos- HERA distribui os locais mantendo quedas constantes
Geração de Candidatos
28
Arranjos com Casa de Força ao Pé de Barragem
Seleção de Quedas
Arranjos com Circuito em Derivação por Canal ou Túnel
Geração de Candidatos
Arranjos com Transposição de Bacias
29
Definição do Eixo de Barramento
Geração de Candidatos
Reservatórios
H = 35mH = 27m
Geração de Candidatos
30
Propriedades de Reservatórios
31
Características Energéticas
Critérios de Dimensionamento
0.60
50
Geração de Candidatos
0.58
32
Vazões de Projeto
Critérios de Dimensionamento
10 15
Geração de Candidatos
33
Geologia
Critérios de Dimensionamento
5 m
Tipos de Revestimento em Túneis de Desvio e Adução
Geração de Candidatos
Cálculo de Volumes
34
Dimensionamento de Estruturas
Planilhas do Manual de Inventário, 2007 = Referência
Planilha de Dimensionamento
35
Integração entre o HERA e o Excel = Flexibilidade
Valores preenchidos pelo HERA
Valores lidos e processados pelo HERA
Dimensionamento de Estruturas
36
Padronização das Variáveis
Dimensionamento de Estruturas
Código Unidade
Articulação com o HERA Definição
Dimensionamento articulado das estruturas do circuito de geração em um único arquivo;
Exemplo: Circuito longo com derivação em túnel de adução e turbina Francis Vertical
37
Aspectos Inovadores
Integração das Planilhas do Manual
Composição de arranjos a partir da integração das planilhas de desvio, vertedouro, barragem e circuitos de geração no workflow do HERA.
Exemplo: Arranjo com desvio por galeria, vertedouro livre, barragem de terra e circuito curto com Francis Horizontal
38
Soluções para cálculos iterativos no workflow do HERA.
Aspectos Inovadores
Adaptações e Melhorias
Definição pelo HERA de curva-chave para os locais de interesse;
Definição de Níveis d’Água para as
Vazões de Projeto
Dimensionamento Preliminar
Layout Preliminar
Layout para Posicionamento das Estruturas
Informações do Terreno
Dimensionamento Final de Desvio e
Casa de Força
Dimensionamento Final do
Vertedouro
Layout Final
Cálculo de Volumes e Custos
39
Alternativas de Conjunto de Estruturas Disponíveis“Templates”
Arranjos
63 alternativas
40
16 alternativas
Alternativas de posicionamento das estruturas ao longo do eixo da barragem
“Layouts”
Arranjos
41
Filtros
Arranjos
Arranjo em derivação com queda total de 45m
Alternativas ao pé da barragem e de túnel com turbina Pelton eliminadasEvitam a simulação de alternativas
tecnicamente inviáveis
42
Exemplos
Arranjos
43
Demonstração no HERA
44
Determinação pelo HERA de quantitativos de corte e aterro por integração;
Alternativas de Revestimento para túneis de desvio e adução;
Definição simplificada do volume de concreto de casas de força;
Cálculo da geometria da ogiva do vertedouro;
Balanceamento simplificado de materiais para composição de custos.
Cálculo de Volumes
Aspectos Inovadores
45
Quantitativos calculados no ambiente do HERA por integração numérica:
Escavação comumEscavação em rocha
Escavação comum
Volume de concretoMDE
espessura de solo
HERA
Cálculo de Volumes
Aspectos Inovadores
46
Quantitativos calculados em planilha:
Galeria de Desvio:
Câmara de Carga e Tomada dos Condutos:
Cálculo de Volumes
Aspectos Inovadores
47
Balanceamento de Materiais:
Cálculo de Volumes
Aspectos Inovadores
48
Orçamentos
Sistema de Contas do Manual de Inventário = Referência
49
Orçamentos
Custos de Obras Civis
50
Gráfico do Manual de Inventário, 2007
Orçamentos
Custos de Equipamentos
51
Orçamentos
Conta 10
52
Orçamentos
Resultados
53
Demonstração no HERA
54
Modelagem 3D de Arranjos
Integração com Ferramentas BIM (Building Information Model)- Desenvolvimento dos modelos parametrizados das estruturas:
- Programação para montagem automatizada dos arranjos selecionados dentro do ambiente Revit:
- Apresentação conceitual do empreendimento:
55
Estrutura dos Modelos
Modelagem 3D de Arranjos
Exemplo: Casa de Força com turbina BulboParâmetros de entrada:
Parâmetros de entrada (HERA)
Parâmetros de dimensionamento da turbina(Manual de InventárioHidrelétrico –ELETROBRÁS)
Variáveis Dynamopara posicionar as estruturas no arranjo
56
Estrutura dos Modelos
Modelagem 3D de Arranjos
Exemplo: Casa de Força com turbina BulboParâmetros de construção:
Parâmetros internos de construção do modelo (com fórmulas ou critérios pré-
estabelecidos)
57
Estrutura dos Modelos
Modelagem 3D de Arranjos
Exemplo: Casa de Força com turbina BulboSaída:
Vistas do Bloco da Casa de Força com turbina Bulbo.
- Barragens (concreto, terra e enrocamento);- Muros (abraço, encosto e divisor);- Tomada d’água;- Casas de Força / Áreas de Montagem:
- Bulbo- Kaplan com caixa espiral em aço- Kaplan com caixa espiral em concreto- Francis de eixo vertical- Francis de eixo horizontal- Pelton de eixo horizontal- Pelton de eixo vertical
- Vertedouros:- Controlado com bacia de dissipação- Controlado com salto de esqui- Livre com bacia de dissipação
58
Modelos parametrizados desenvolvidos no Revit
Modelagem 3D de Arranjos
- Barragens e Muros
59
Modelos parametrizados desenvolvidos no Revit
Modelagem 3D de Arranjos
Barragem de Concreto
Barragem de Enrocamento
Barragem de Terra
Muro de Abraço Muros de Encosto Muro Divisor
- Tomada d’Água e Casas de Força
60
Modelos parametrizados desenvolvidos no Revit
Modelagem 3D de Arranjos
Kaplan Aço
Francis Vertical
Kaplan Concreto
Bloco de Tomada d’Águacom Conduto
Forçado
Francis Horizontal
Bulbo
- Tomada d’Água e Casas de Força
61
Modelos parametrizados desenvolvidos no Revit
Modelagem 3D de Arranjos
Pelton Vertical
Pelton Horizontal
- Vertedouros
62
Modelos parametrizados desenvolvidos no Revit
Modelagem 3D de Arranjos
VT controlado com baciade dissipação
VT controlado comsalto de esqui
VT livre com bacia de dissipação
63
Etapas de Construção do Arranjo
Modelagem 3D de Arranjos
- Definição da alternativa selecionada no HERA;- Leitura dos parâmetros de dimensionamento das estruturas pelo Dynamo;- Criação dos modelos das estruturas via parâmetros lidos pelo Dynamo;- Montagem do arranjo geral da usina.
Arranjo com 8 unidades Bulbo e vertedouro controlado com bacia de dissipação
Vista de jusante
Vista de montante
Modelo 3D
Workflow no Dynamo
Componentes do REVIT Template HERA
Modelo no terreno (Infraworks)
Exportação ao Google Earth
Modelagem 3D de Arranjos
65
Demonstração Revit - Dynamo
Temário
66
► Visão geral► Engenharia
Geração de alternativas Dimensionamento Cálculo de volumes & orçamento Modelagem 3D de Arranjos
► Meio Ambiente AAI & Blueprint de conservação Métricas e restrições socioambientais
► Estudo de caso► Discussão
67
Otimização: parte socioambiental
► Componente socioambiental do planejamento Avaliação Ambiental Integrada (AAI) nos estudos de
alternativas de divisão de quedas (e não somente para uma alternativa selecionada)
Blueprint para a conservação: implementação da metodologia da The Nature Conservancy (TNC) usada globalmente
HERA - Meio Ambiente
► Planejamento Sistemático de Conservação “Blueprint”
68
HERA - Meio Ambiente
► O que é um Blueprint?
Ferramenta de planejamento que permite a identificação
de um portfólio de áreas que representam a diversidade
de habitats e processos ecológicos prioritários – incluindo
a manutenção da conectividade aquática – para ações de
conservação e manejo numa bacia.
69
HERA - Meio AmbienteComo gerar e representar sistemas ecológicos de forma sistemática no
processo de priorização?
1. Gerar e caracterizar unidades de planejamento ao longo dos rios e na bacia de
drenagem como um todo para classificação e análise
2. Classificar os sistemas ecológicos de água doce - agrupar unidades de planejamento
com atributos ambientais semelhantes
3. Avaliar a condição ecológica/integridade de cada exemplo de sistema ecológico
4. Definir metas de representatividade de cada sistema ecológico no portfólio
5. Assegurar a conectividade dos exemplos de sistemas ecológicos selecionados para
garantir a manutenção de processos ecológicos e ambientais como: regime de migração
de peixes, fluxo e transporte de sedimentos.
6. Garantir a eficiência do portfólio com a seleção da menor área e número de exemplos
de sistemas ecológicos que atendam às metas de representação em uma rede conectada.
HERA - Meio Ambiente
► Elementos de drenagem – Unidades de Planejamento (UP)
71
Unidades de bacia para o planejamento de ações de conservação e manejo
Definidas a partir de critérios de estrutura da bacia (área de drenagem em múltiplas escalas)
Inseridas nas Unidades Ecológicas de Drenagem (UED)
UP (n=985)
Pequenos tributários (n=85)Grandes Tributários (n=12)Rios Principais (n=4)
Cabeceiras (n=884)
HERA - Meio Ambiente
► Unidades Ecológicas de Drenagem (UED)
72
Definidas a partir decritérios de macroEscala, como geologia, geomorfologia e clima
18 UED definidas para a bacia do Tapajós
HERA - Meio Ambiente
73
Atribuição de Variáveis Físicas para Classificação• Elevação• Gradiente da drenagem• Gradiente dos leitos• Densidade de drenagem• Grau de dendricidade (densidade de confluências)• Potencial de contribuição de água subterrânea• Geologia dominante (tipos rochosos)• Geomorfologia (fisiografia de terreno)• Clima (regime de temperaturas e precipitação)• Regime hidrológico (modelado ou empírico)
Matriz de Dissimilaridade
Algoritmo de agrupamento
Seleção do número de grupos
Unidades dePlanejamento
Classificação Sistemas ecológicos
► Dendograma de análise de agrupamentos de UPs em sistemas ecológicos
HERA - Meio Ambiente
74
Sistemas Ecológicos (n=77)Rios Principais (n=4)
Grandes Tributários (n=6)Pequenos Tributários (n=21)Cabeceiras (n=46)
HERA - Meio Ambiente
75
Representação modelada da maior extensão de inundação em um período de 100 anos, incluindo toda a planície de inundação e terraços laterais
Define as áreas mais sensíveis de um sistema fluvial, onde o rio e o meio terrestre interagem - incluindo matas ciliares, além da planície de inundação
AAR Área ativa do rio
Definida para cada sistema ecológico
HERA - Meio Ambiente
► Condição ambiental atual:
76
alto
% agricultura na AAR e na bacia
Presença/ausência de mineração ou área urbana na AAR
% veg. nat. na AAR e na bacia
Presença de hidrelétricas
Integridade/condição da ARA definida em separado da integridade/condição da bacia
HERA - Meio Ambiente► Representatividade estratificada por ocorrência de classes de sistemas
ecológicos (SE) nas UEDs.
77
SE com somente 1 ou 2 ocorrências na UED. meta = 100%
SE com 3 a 10 ocorrências por UED.meta = mínimo de 2 SE por UED
SE com mais de 10 ocorrências por UEDmeta = 20%
SE são selecionados em ordem decrescente de integridade da AAR e da bacia SE podem ser selecionados para evitar sistemas isoladosTI e UC são adicionais à seleção
HERA - Meio Ambiente► Portfólio de sistemas ecológicos selecionados
78
- Indica áreas que atualmente apresentam melhor integridade ecológica dentro de uma rede de sistemas ecológicos conectados
- Pode ser usado para orientar o desenvolvimento de infraestrutura energética (ou de outro setor), de modo que os processos ecológicos sejam mantidos
- Pode ser combinado com outros dados na identificação de áreas mais a risco de desmatamento, expansão agrícola, etc., de modo a evitar ou minimizar impactos.
79
Planejamento e Gestão Territorial
80
Considerações Gerais
Integração Blueprint Hera – contribuição ao componente ambiental da metodologia de inventário com o objetivo de evitar que áreas estratégicas para a manutenção processos ecológicos e importantes do ponto de vista da conservação sejam consideradas para o aproveitamento hidrelétrico
Blueprint é uma ferramenta em construção e ainda carece de validação socialNa Amazônia: risco de desmatamento e efeitos das mudanças climáticas devem ser considerados nos estudos de inventário
Em qualquer bacia: efeitos cumulativos e sinérgicos com empreendimentos de outros setores devem integrar a abordagem ambiental
Sobreposição de aproveitamento hidrelétrico com Terras Indígenas e Unidades de Conservação e impactos diretos sobre estas devem ser apontados com as devidas ressalvas se listados como resultado do inventário
81
Considerações Gerais
Os inventários por bacia devem estabelecer um ranking de projetos segundo impacto potencial, de forma a subsidiar uma análise comparativa em escala nacional ou regional que resulte na definição dos projetos que devem integrar os planos nacionais. Neste contexto, a automatização do inventário do Tapajós – e a inserção de uma perspectiva ambiental – é um exercício que poderá ser aplicado a outras bacias, agilizando e aprimorando o processo de planejamento em larga escala.
A indicação de aproveitamento hidrelétrico na Amazônia é resultado de processo político nacional sobre o futuro da região e da matriz energética do país, portanto, não depende exclusivamente dos inventários, ainda que estes ofereceram a base técnica necessária para isso.
HERA - AAI
82
alto
HERA - AAI
83
alto
Tema-síntese
Indicador de Sensibilidade
(ISA)
Variável 1 Variável 2
Indicador de Sensibilidade
(ISA)
Variável 1 Variável 2
HERA - AAI
► Tema Síntese: indicadores
► Indicador de sensibilidade (ISA): variáveis
84
alto
HERA - AAI
► Tema Síntese: Recursos hídricos e Ecossistemas Aquáticos
Indicadores de sensibilidade:
• ISA 1: Sensibilidade dos recursos hídricos
– Variáveis de sensibilidade
» Efluentes
» Uso do Solo
• ISA 2: Sensibilidade dos ecossistemas aquáticos
– Variáveis de sensibilidade
» Espécies endêmicas, migratórias ou em risco de extinção
» Ecossistemas de entorno
85
alto
HERA - AAI
► ISA 1: Sensibilidade dos recursos hídricos
Variáveis de sensibilidade
86
alto
HERA - AAI
► ISA 2: Sensibilidade dos ecossistemas aquáticos
Variáveis de sensibilidade
87
alto
88
Modelo de otimização
► Características Componentes de operação multiestágio; Variáveis binárias ativam a construção de projetos candidatos; Não-linear: energia gerada é produto da vazão turbinada e queda; Estocástico: incerteza das séries de vazões futuras;
► Função Objetivo Flexível: receita de venda de energia e outros usos da água e
restrições socioambientais
Restrições Físicas (ex. balanço hídrico, volumes úteis operados, etc.) Ambientais (ex. área máxima inundada de uma alternativa, máxima
fragmentação do rio tolerável, etc.) Sociais (ex. relocação, compensações diversas)
Otimização da cascata
► Problema de otimização com 80 mil restrições, 120 mil variáveis, das quais 221 são binárias (construção de projetos)
89
Its Type BestSoln BestBound Sols Add Del Gap GInf Timec -951.129095 -2788.002047 1 65.88% 0 3d -962.364676 -2788.002047 2 65.48% 0 5c 202 -964.737885 -2189.044212 3 162 12 55.93% 0 254c 211 -1003.648799 -2189.044212 4 165 8 54.15% 0 257c 681 -1005.510611 -1970.531736 5 395 68 48.97% 0 357c 1227 -1057.800951 -1927.210543 6 850 24 45.11% 0 450c 1847 -1061.858970 -1927.210543 7 891 57 44.90% 0 510c 2131 -1065.413139 -1927.210543 8 986 48 44.72% 0 537c 2365 -1071.025412 -1927.210543 9 1117 57 44.43% 0 561c 2374 -1079.036713 -1927.210543 10 1117 60 44.01% 0 562c 2375 -1079.041842 -1927.210543 11 1117 59 44.01% 0 562c 2933 -1080.858985 -1920.437975 12 1261 60 43.72% 0 618* 69604 -1082.438786 -1322.271580 13 26297 48 18.14% 0 4732c 70148 -1082.994316 -1322.271580 14 25977 48 18.10% 0 4739* 99338 -1083.885104 -1193.132872 15 32877 50 9.16% 0 5873* 99741 -1083.978643 -1193.132872 16 32512 51 9.15% 0 5874* 100028 -1084.299310 -1193.132872 17 32471 53 9.12% 0 5883* 106334 -1090.261865 -1190.654783 18 33489 42 8.43% 0 6093* 109918 -1090.264934 -1190.654783 19 29943 42 8.43% 0 6094c 123950 -1090.761004 -1156.713138 20 32243 46 5.70% 0 6502
240200 -1090.814448 -1132.530443 21 47171 46 3.68% 13 8916270200 -1090.814448 -1125.579859 21 45425 17 3.09% 51 9531
STOPPING - MIPRELSTOP target reached (MIPRELSTOP=0.03 gap=0.0297335).Number of integer feasible solutions found is 21Best integer solution found is -1090.814448Best bound is -1124.242108
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0 1 2 3
Gap
Tempo (hora)
21 alternativas de divisão de quedas encontradas no processo de busca, em menos de 3h
90
Otimização: parte socioambiental
► Restrições sobre o modelo de otimização restrições aditivas: a soma de atributos de projetos selecionados
deve satisfazer restrição de mínimo ou máximo Exemplos de uso:
A área total inundada deve ser menor que 100 km2. A total de população relocada pelo conjunto de projetos deve ser
menor a 1000 indivíduos. Conservação de representatividade de áreas ambientalmente
sensíveis (integração com o Blueprint)
91
m(R) métrica do reservatório R
wm peso da métrica m
v(Ai) valor na área de interesse i
R∩Ai área da interseção entre R e AiR
A2
A1
R∩A2
Opções de cálculo de métricas
1. Valor Absoluto
m(R) = wm [v(A1)· R∩A1 + v(A2)· R∩A2] / (A1+A2)2. Densidade
m(R) = wm [v(A1)· R∩A1 + v(A2)· R∩A2]
Geração de Candidatos
Métricas de Interferências
Fragmentação de rios
92
Dois cenários com capacidades similares, mas fragmentações bem diferentes.
Frag
men
taçã
ode
rios
(km
)
Capacidade instalada (p.u. da máxima)
93
Fragmentação de rios
A construção de barragens de usinas hidrelétricas funciona como barreira ao fluxo de espécies aquáticas na bacia, com possíveis impactos ambientais (ex. interrupção de rotas migratórias).
Esta foi a motivação para as restrições sobre a fragmentação dos rios. Diversas restrições podem ser informadas sobre a máxima fragmentação
tolerável para toda a bacia ou por sub-bacias. O valor a usar depende de estudos das espécies aquáticas na bacia.
Barreiras naturais, como cachoeiras podem ser informadas. Usinas com dispositivos de transposição de peixes (ex. escadas) também (reduzem ou eliminam a fragmentação do rio)
Ao invés da soma de quilômetros de rios livres, a restrição pode ser escrita sobre o máximo trecho de rio livre
A mesmo restrição “topológica” pode ser usada para modelar transporte de sedimentos
94
Alteração de vazões naturais
A construção de hidrelétricas com reservatórios altera o perfil das vazões naturais no rio.
A inclusão de hidrógrafas ambientais para manutenção da integridade biótica é possível no HERA
hidrógrafas para mínimas ou máximas vazões mensais
restrições tanto para usinas “pé de barragem” como nos arranjos derivativos no mesmo rio ou com transposição de água entre bacias.
Integração feita com estudos energéticos (tradeoff entre perda energética x benefício para o meio ambiente)
95
Satisfação de atributos
Maximizar receita de venda de energia e capacidade – custo de
investimentos para construir os projetos
Sujeito a:
1) Restrições do HERA (energia, balanço hídrico, limites operativos, etc.)
2) Atendimento de uma medida 𝑆𝑆∗ da satisfação dos atributos de uma
alternativa de divisão de quedas:
λ𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 + 1 − λ 𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 ≥ 𝑆𝑆∗
• 𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 é a satisfação média para todos os atributos;
• 𝑆𝑆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚é a satisfação mínima dentre todos os atributos;
• 𝑆𝑆∗ é a medida da satisfação aceitável
96
Satisfação de atributos
• Aj = ∑𝑖𝑖=1𝑁𝑁 𝑎𝑎𝑖𝑖,𝑗𝑗 𝑥𝑥𝑖𝑖 ← relaciona métrica com decisões de investimentos
• 𝑥𝑥𝑖𝑖 é uma variável binária (define a construção do projeto)
• 𝑎𝑎𝑖𝑖,𝑗𝑗 é o valor do atributo j do projeto i
Temário
97
► Visão geral► Engenharia
Geração de alternativas Dimensionamento Cálculo de volumes & orçamento Modelagem 3D de Arranjos
► Meio Ambiente AAI & Blueprint de conservação Métricas e restrições socioambientais
► Estudo de caso► Conclusões
98
Estudo de Caso: Juruena
HERA: 78 eixos e 298 alternativas de queda
3 alternativas de queda por eixo, no mínimo
Inventário: 30 eixos e 36 alternativas de queda
99
Estudo de Caso: JuruenaDefinição de Características Energéticas
Vazões de Projeto
100
Estudo de Caso: JuruenaArranjos Selecionados
101
Estudo de Caso: JuruenaDefinição de Métricas Ambientais
e Conta 10
102
Estudo de Caso: Juruena
Simulações Preliminares, ainda sem restrições ambientais e sem remover projetos eventualmente em terras indígenas
Partição de Quedas no Rio Juruena
HERA: potencial de 8.000 MW em 14 eixos selecionadosInventário: potencial de 8.500 MW em 13 eixos selecionados
► Se os projetos em Terras Indígenas (indicados no mapa) forem desconsiderados, o potencial de cerca de 8000 MW em 14 aproveitamentos é reduzido para 3147 MW em somente 2 projetos.
O descarte a priori de potencial energético em terras
indígenas tem sido a prática
Esta prática deveria ser modificada por um arranjo
em que as comunidades indígenas interessadas
possam escolher livremente se desejam se
beneficiar da renda gerada pelas UHEs – uma
prática corrente em países como EUA e Canadá
Estudo de Caso: Juruena
103
TIs
Temário
104
► Visão geral► Engenharia
Geração de alternativas Dimensionamento Cálculo de volumes & orçamento Modelagem 3D de Arranjos
► Meio Ambiente AAI & Blueprint de conservação Métricas e restrições socioambientais
► Estudo de caso► Conclusões
Conclusões
► Um ambiente computacional para suporte à decisões em estudos de alternativas de aproveitamentos hidroelétricos
► Análise de tradeoffs entre aspectos técnico-econômicos e socioambientais dessas alternativas
► Aumento de produtividade, participação efetiva entre as partes, construção de diálogo a partir de uma linguagem comum baseada em critérios objetivos
► Instrumento de negociação entre partes
► Uma plataforma computacional aberta para futuras contribuições (Engenharia e meio-ambiente)
105
Conclusões
► A dimensão socioambiental passa a fazer parte do planejamento energético desde o início. A AAI, por exemplo, só é feita hoje para a divisão de quedas escolhida
► O modelo de otimização do HERA é o mesmo utilizado no planejamento da expansão do setor elétrico: hidroelétricas selecionadas complementam eólicas, solares, térmicas, etc.
► Estudo de caso da bacia do Juruena em fase de conclusão
► Abrangência global: o HERA vem sendo utilizado em projetos com a TNC em diversas bacias no mundo: “Build the rightdams. Build the dams right.”
106